論高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

文/王超級、杜帥 中國核電工程有限公司鄭州分公司 河南鄭州 450000 孫心靜 鄭州創(chuàng)杰企業(yè)管理咨詢有限公司 河南鄭州 450000

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化在建筑設(shè)計中的重要性

就目前我國的情況而言，群眾對于建筑的需求不斷增加，要求也隨之提高，想要確保建筑設(shè)計行業(yè)的市場競爭優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)優(yōu)化是建筑設(shè)計過程中的必要手段。能夠有效的增加建筑工程質(zhì)量，增加建筑的實用性和功能性，給客戶更加良好的使用體驗，促進建筑設(shè)計行業(yè)的長久發(fā)展。

1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化在建筑設(shè)計中的意義

根據(jù)時代的發(fā)展，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以保證建筑的使用效率，增加建筑的使用年限，賦予建筑更長的生命力，給建筑設(shè)計帶來更加廣闊的空間，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，給使用者提供更加良好的居住環(huán)境，不僅能夠提高使用者對建筑設(shè)計的評價，還能減輕建筑設(shè)計行業(yè)目前面臨的壓力，真正實現(xiàn)建筑設(shè)計行業(yè)的發(fā)展目標。

1.2 建筑設(shè)計中結(jié)構(gòu)優(yōu)化的特點

1.2.1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠給予設(shè)計人員更加豐富的建筑設(shè)計空間，增加了建筑設(shè)計的多樣性，并充分結(jié)合當下的流行趨勢和審美標準，實現(xiàn)建筑美觀性的提升，給使用者帶來更加良好的視覺體驗，提高了使用者對于建筑的直觀感受。

1.2.2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠適當?shù)慕档徒ㄖㄔO(shè)過程中對于周圍環(huán)境的污染，通過優(yōu)化選材，利用更加綠色健康的建筑材料，不僅貼合了當下國家對于建筑工程的綠色發(fā)展要求，還能確保建筑周圍生態(tài)環(huán)境的平衡狀態(tài)。

1.2.3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠降低建筑工程的成本，增加建筑設(shè)計的經(jīng)濟效益，從根本上控制建筑工程成本的流失，大大減少了資源浪費的現(xiàn)象，增加了原材料的使用效率，不僅有效的降低了施工成本，還給建筑設(shè)計行業(yè)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要問題

2.1 上部結(jié)構(gòu)存在的問題

我國的很多上部結(jié)構(gòu)在設(shè)計的環(huán)節(jié)內(nèi)做的并不是很好，有的是因為工程師對其的重視程度不夠，有的則是因為知識技術(shù)的局限性，認知的不足，有的時候相關(guān)的技術(shù)人員在設(shè)計樓板時只是簡單的將雙向板作用按照單向板的方法進行計算，并沒有很全面的考慮到板的受力狀態(tài)，久而久之，樓板的一個方向就會因為受力過大而出現(xiàn)明顯的裂縫，所以務(wù)必要注意上部結(jié)構(gòu)存在的問題。

2.2 工程師自身的問題

在實際建筑設(shè)計的過程當中，許多工程師并沒有對房屋建筑的場地進行地質(zhì)情況的詳細現(xiàn)場勘察，都是根據(jù)設(shè)計單位提供的基礎(chǔ)資料以及以往的經(jīng)驗來進行施工圖的設(shè)計，這存在著一定的盲目性和片面性。所以工程師要進行實地考察，要準確的計算出房屋主體的荷載大小，要對基礎(chǔ)承載能力進行準確的核算，這樣才可以保證施工后房屋的實際質(zhì)量，不出現(xiàn)“豆腐渣”工程。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有效策略

3.1 科學合理布置建筑結(jié)構(gòu)

3.1.1 平面布置

在實施此項操作的過程中，應(yīng)重視對布置的合理性及其和建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性間具有的關(guān)聯(lián)加以充分考量，因此，在具體對高層建筑進行獨立的單元設(shè)計時，應(yīng)盡可能在確保剛度及承載力均勻、對稱的條件下，促使所實施的結(jié)構(gòu)平面設(shè)計具備較高的簡單性以及規(guī)范性，以使得水平荷載作用的影響大幅度降低，減少變形問題出現(xiàn)的可能性，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心可以和剛度中心良好重合。同時，可導(dǎo)致高層建筑兩端出現(xiàn)振動問題的因素之一為平面的長度大小，所以，一般來講，建筑平面的長寬比也會對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性產(chǎn)生較大影響 。

3.1.2 豎向的合理布置

首先，應(yīng)采取多種有效手段促使抗側(cè)移剛度設(shè)計具有較高的均勻性及連續(xù)性，最好可使設(shè)計從上至下循序漸進的減小，有助于最大化的減少剛度的影響，降低基于剛度過大的影響導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱區(qū)域的問題產(chǎn)生。其次，應(yīng)盡可能確保豎向布置的規(guī)則性和均勻性，促使出現(xiàn)過大的外挑和內(nèi)收狀況的可能性大幅度降低。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化

首先，要科學合理選擇剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，這就需要對高層建筑特點進行充分的考慮。一般來說，針對小于 20 層的建筑，最好選擇短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，以便減輕結(jié)構(gòu)本身的重量，提升建筑的穩(wěn)定性。如果建筑高于20 層，則需要采用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，促使其受力均衡。其次，在實際設(shè)計中，還需要確保建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性，一般來說，在高層建筑施工中，都會進行抗震設(shè)置，為了避免對其抗震性能產(chǎn)生不良影響，則需要采用雙向布置的方式，這樣才能在一定程度上減輕結(jié)構(gòu)重量，提升建筑的可靠性與承載力。與此同時，還需要保證其結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑墻體的承重能力、墻面剛度是相符的，進而可提升剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于確保整體建筑物的性能。

3.3 優(yōu)化高層建筑抗震設(shè)計

對于高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計人員必須遵循相關(guān)的規(guī)定要求和設(shè)計原則，嚴格把控好設(shè)計的各個環(huán)節(jié)。在優(yōu)化設(shè)計中，一定要做好建筑空間和平面設(shè)計。在平面設(shè)計中，一定要遵循建筑抗側(cè)力構(gòu)件布設(shè)規(guī)則性原則，合理布局，設(shè)計多道抗震防線，最好選擇鋼筋混凝土框架柱作為第一道抗震防線，鋼筋混凝土框架柱的設(shè)計一定要符合設(shè)計規(guī)則，盡可能的提升建筑的抗震能力，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。除此之外，在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，還要充分重視結(jié)構(gòu)的受力情況，對建筑結(jié)構(gòu)的剛度和承載力深入研究分析，在設(shè)計時一定要滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度和承載力的要求，確保結(jié)構(gòu)受力均勻，避免出現(xiàn)受力薄弱部位。同時，還要做好高層住宅建筑傳力途徑分析這一環(huán)節(jié)的工作，結(jié)合實際情況，設(shè)計科學合理的抗震方案，最大限度降低地震對住宅建筑的破壞作用，保障人員生命財產(chǎn)安全。

3.4 建筑材料選擇優(yōu)化設(shè)計

另外，建筑材料的選擇也是非常重要的環(huán)節(jié)之一，隨著國家科技的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了更加環(huán)保、性價比更高的建筑材料，因此，設(shè)計人員需要對建筑材料的選擇進行優(yōu)化設(shè)計，在不影響建筑工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，選擇更加節(jié)能、經(jīng)濟、實用的材料，并根據(jù)實際情況，適當?shù)恼{(diào)整建筑材料的數(shù)量，積極響應(yīng)國家綠色環(huán)保的號召，增加建筑設(shè)計的環(huán)保性，最大程度地減少資源浪費現(xiàn)象的發(fā)生，減低建筑建設(shè)工程對于周圍環(huán)境的損害和污染，從而實現(xiàn)建筑建設(shè)過程的優(yōu)化。

結(jié)語：

基于上述分析，我們在具體針對高層簡述實施結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，需要重視對所規(guī)定的各種相關(guān)要求加以充分考量，注重合理擇選和應(yīng)用多種有效的優(yōu)化設(shè)計手段，有助于提升建筑的整體質(zhì)量。